淺談海上平臺低壓配電盤設備絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)及產(chǎn)品選型

張穎姣

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：海洋石油開采平臺位于大海之上，因受海上潮濕氣候影響，海上電氣設備絕緣性能會降低，為在低壓母排發(fā)生絕緣度低或單相接地故障時能鎖定故障點，需要增加一套在線絕緣監(jiān)測與定位系統(tǒng)，定位到故障點，從而精確地定位盤柜上絕緣低的設備，便于及時檢修，避免安全隱患，確保設備正常使用，保證油田的安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：絕緣在線監(jiān)測，接地故障，倒停

0引言

目前海上某平臺400,V低壓配電盤原有在線絕緣監(jiān)測設備只對整個母線系統(tǒng)絕緣進行監(jiān)測，并不能反映出到底是哪一路負載出現(xiàn)的絕緣故障。由于平臺大部分重要電氣設備受運行環(huán)境工況的影響，倒停非常困難，這也為平臺電氣人員對接地故障查找?guī)砹朔浅４蟮睦щy，有時甚至使低壓盤母線長期處于單相接地故障下運行，給低壓母線電力系統(tǒng)運行帶來非常大的安全隱患。此外，隨著系統(tǒng)的運行變化及擴容等，系統(tǒng)漏電容會發(fā)生變化，現(xiàn)有的絕緣監(jiān)測儀不能自適應系統(tǒng)分布電容(漏電容)的變化。這樣會導致絕緣監(jiān)視儀表失效或給出錯誤的絕緣阻值。

為了提升低壓母排電力系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測水平，當?shù)蛪耗概虐l(fā)生單相接地故障時能鎖定故障點并方便現(xiàn)場電氣人員及時對接地故障進行排查、解決，需要增加一套在線絕緣監(jiān)測與定位系統(tǒng)。當系統(tǒng)某個負載發(fā)生接地故障時，能定位到故障點，為故障排除節(jié)省時間，無需對所有設備進行倒停、排查。

平臺400,V低壓盤分為A/B兩段運行，各有一臺35/0.4,kV變壓器單獨供電。兩段母線開關(guān)編號分別為ACB1、ACB2，母聯(lián)開關(guān)編號為ACB3，A端共有14面低壓配電盤柜，依次為LA1-LA14，共計133個抽屜柜，分別對應133個低壓電氣設備。

兩段母線各采用一臺SJY-1交流電網(wǎng)絕緣檢測儀進行總的母線絕緣監(jiān)測，廠家為青島北洋電氣廠。目前，400低壓配電盤A段絕緣表顯示絕緣為0，B端絕緣正常。因此此次改造主要針對400,V正常低壓配電盤A端進行施工。

1改造目的

此次改造的目的，就是要實現(xiàn)對400,V低壓配電盤所有電氣設備進行絕緣監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)各設備絕緣情況，并對出現(xiàn)絕緣故障的電氣設備進行在線定位，便于對故障進行查找及解決。

絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)主要采集各電氣設備的零序電流情況，需要安裝零序電流互感器，確認如何將零序電流互感器安裝到現(xiàn)場設備之中，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定接入的方法。因為有些電氣設備不具備倒停的條件，所以無法斷電進行安裝，只能在線進行安裝，那么是選用開口式電流互感器進行安裝。

2絕緣在線監(jiān)測設計原理

當前絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝于母線上，因此只是對母線整體絕緣情況進行監(jiān)測；由于安裝位置、絕緣表功能不同，導致無法在線監(jiān)測單個電氣設備絕緣情況，無法對絕緣故障情況進行定位，造成了不便于絕緣故障檢查的情況。而新增加的絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)主要工作原理為，絕緣監(jiān)視儀IRDH575連接在系統(tǒng)和地之間，連續(xù)不間斷地測量并顯示不接地系統(tǒng)(IT系統(tǒng))內(nèi)的相線和地之間的絕緣阻值。當系統(tǒng)對地的絕緣阻值降至預先設定的報警值時，絕緣監(jiān)視儀輸出報警信號。絕緣監(jiān)視儀報警以后，觸發(fā)其內(nèi)部的PGH絕緣故障測試電流發(fā)生裝置對地閉合并發(fā)送測試電流信號。該測試電流信號經(jīng)過絕緣故障點、大地、PGH絕緣故障測試電流發(fā)生裝置，構(gòu)成一個完整的回路，安裝在發(fā)生絕緣故障回路中的測量電流互感器監(jiān)測到該電流信號后，反饋給絕緣故障定位儀EDS460，從而定位到該回路。絕緣監(jiān)視儀IRDH575與絕緣定位儀EDS460之間采用RS485通訊，EDS460定位到故障回路后，傳輸給IRDH575，在面板顯示屏上顯示故障回路等信息。

2.1絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)建立

絕緣監(jiān)視儀IRDH575連接在系統(tǒng)和地之間，連續(xù)不間斷地測量并顯示不接地系統(tǒng)(IT系統(tǒng))內(nèi)的相線和地之間的絕緣阻值。當系統(tǒng)對地的絕緣阻值降至預先設定的報警值時，絕緣監(jiān)視儀輸出報警信號。絕緣監(jiān)視儀報警以后，觸發(fā)其內(nèi)部的PGH絕緣故障測試電流發(fā)生裝置對地閉合并發(fā)送測試電流信號。該測試電流信號經(jīng)過絕緣故障點、大地、PGH絕緣故障測試電流發(fā)生裝置，構(gòu)成一個完整的回路，安裝在發(fā)生絕緣故障回路中的測量電流互感器監(jiān)測到該電流信號后，反饋給絕緣故障定位儀EDS460，從而定位到該回路。絕緣監(jiān)視儀IRDH575與絕緣定位儀EDS460之間采用RS485通訊，EDS460定位到故障回路后，傳輸給IRDH575，在面板顯示屏上顯示故障回路等信息(見圖1、2)。

2.2絕緣監(jiān)測儀IRDH575安裝

主要作用：測量系統(tǒng)絕緣阻值，當絕緣低于設定值時，向系統(tǒng)發(fā)送測試電流。安裝于ACB1開關(guān)盤柜面板，開孔安裝，電源及通訊等電纜通過盤柜底部引入，安裝圖如圖3所示。

2.3絕緣故障定位儀EDS460安裝

主要作用：每臺定位儀采集12回路的零序互感器檢測電流，將定位到的信息傳輸給絕緣監(jiān)測儀IRDH575。

安裝于低壓盤柜后，導軌安裝，共安裝10臺，電源及通訊等電纜通過盤柜底部引入，安裝圖如圖4所示。

2.4零序電流互感器安裝

主要作用：檢測絕緣監(jiān)測儀IRDH575發(fā)出的測試電流，傳送給絕緣定位儀EDS460，用于定位。串入于每面低壓盤柜的每個回路三相電纜中，采用扎帶固定在電纜上，共安裝109個回路，二次端引入絕緣故障定位儀，安裝圖如圖5所示。

2.5通訊網(wǎng)關(guān)安裝

在LA-13盤柜中安裝一臺COM460網(wǎng)關(guān)，將絕緣監(jiān)測系統(tǒng)通過485通訊轉(zhuǎn)成以太網(wǎng)輸出至EMS系統(tǒng)，可實現(xiàn)在EMS或DMS系統(tǒng)上監(jiān)測并記錄系統(tǒng)絕緣及報警情況，安裝如圖6所示。

3調(diào)試和整改

利用低壓盤A段負載中一已知絕緣為零回路進行測試本系統(tǒng)是否能夠精確定位。安裝調(diào)試完成后，通過在線監(jiān)測各電氣設備絕緣數(shù)據(jù)，與原來絕緣監(jiān)測設備進行數(shù)據(jù)對比。設定絕緣在線監(jiān)測報警定值，觀察絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)工作的可靠性。

4改造效果

4.1將絕緣監(jiān)測及定位系統(tǒng)上電投入使用

400,V系統(tǒng)A段絕緣阻值為371,kΩ，系統(tǒng)絕緣偏低，但尚在正常范圍內(nèi)，絕緣監(jiān)測儀IRDH575設置報警值為30,kΩ，此時絕緣監(jiān)測儀無報警(見圖7)。

4.2將已知的故障回路上電

故障回路投入后，絕緣監(jiān)測儀顯示絕緣阻值＜1,kΩ，低于設定報警值30,kΩ，報警指示燈亮，啟動定位并發(fā)出測試電流(見圖8)。

4.3定位成功

定位功能啟動后，經(jīng)過短時間的查找，成功定位到故障回路，定位成功指示燈亮起，并在液晶顯示屏上顯示定位信息，如圖9所示定位到的故障回路所接的通道為ADR：12,K10。

4.4定位信息與盤柜回路匹配

通過從絕緣監(jiān)測儀上讀取到定位信息，再根據(jù)盤柜回路與絕緣監(jiān)測儀EDS460的通道對應表(現(xiàn)場安裝時統(tǒng)計制作)，可快速查出ADR：12,K10通道對應的負載回路為LA11-8，即LA11盤柜的第8個回路定位的結(jié)果與現(xiàn)場實際相符合(見表1)。

4.5絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)改造經(jīng)濟效益

對設備的全生命周期進行絕緣在線監(jiān)測。

①通過絕緣在線監(jiān)測與定位系統(tǒng)的應用，可以迅速查找到發(fā)生絕緣故障的電氣設備，提高了人員查找故障的工作效率，同時能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測設備的絕緣情況，及早對絕緣低下的電氣設備進行檢修，避免設備故障擴大化。

②通過絕緣在線監(jiān)測和定位系統(tǒng)的應用，可以及時將發(fā)生絕緣故障的電氣設備退出電網(wǎng)運行，避免電網(wǎng)長期處于單相接地故障模式運行，能夠大大降低400,V低壓母排發(fā)生兩相接地故障的風險。

5絕緣監(jiān)測及絕緣故障定位產(chǎn)品

5.1絕緣監(jiān)測及絕緣故障定位產(chǎn)品

AIM-T系列工業(yè)用絕緣監(jiān)測儀

AIM-T系列絕緣監(jiān)測儀主要應用在工業(yè)場所IT配電系統(tǒng)中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產(chǎn)品，均適用于純交流、純直流以及交直流混合的系統(tǒng)。

其中AIM-T300適用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系統(tǒng)，AIM-T500適用于800V以下的交流、直流以及交直流混合系。AIM-T500L相比AIM-T500增加了絕緣故障定位功能。

5.2絕緣故障定位產(chǎn)品

工業(yè)用絕緣故障定位產(chǎn)品配合AIM-T500L絕緣監(jiān)測儀使用，主要包括ASG200測試信號發(fā)生器，AIL200-12絕緣故障定位儀，AKH-0.66L系列電流互感器，適用于出線回路較多的IT配電系統(tǒng)。

5.3絕緣監(jiān)測耦合儀

絕緣監(jiān)測耦合儀配合AIM-T500絕緣監(jiān)測儀使用，主要包括ACPD100，ACPD200，適用于交流電壓高于690V，直流電壓高于800V的IT配電系統(tǒng)。

6技術(shù)參數(shù)

6.1絕緣監(jiān)測儀技術(shù)參數(shù)

6.2測試信號發(fā)生器技術(shù)參數(shù)

6.3絕緣故障定位儀技術(shù)參數(shù)

6.4 AKH-0.66L系列電流互感器技術(shù)參數(shù)

6.5絕緣監(jiān)測耦合儀技術(shù)參數(shù)

7結(jié)語

目前海上平臺400,V低壓配電盤原有在線絕緣監(jiān)測設備，只能實現(xiàn)單相絕緣阻值監(jiān)測，無法達到當?shù)蛪涸O備發(fā)生單相接地故障時鎖定故障點并方便現(xiàn)場電氣人員及時對接地故障進行排查、解決的效果。本套絕緣監(jiān)測及定位系統(tǒng)不僅能更加精確地測量三相與地之間的絕緣阻值，快速定位到故障點，無需對所有設備進行倒停排查，為故障排除節(jié)省時間，而且能通過DMS系統(tǒng)對絕緣進行監(jiān)測和定位，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)絕緣故障情況的在線查看。

參考文獻

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［3］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6版；

［4］安科瑞IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及監(jiān)控系統(tǒng)（中英文）2020.01版

審核編輯 黃宇